EP1123940A1 - Verfahren zur Herstellung eines Copolymerisats auf der Basis von vinylaromatischen Verbindungen und kojugierten Dienen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Copolymerisats auf der Basis von vinylaromatischen Verbindungen und kojugierten Dienen Download PDF

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EP1123940A1
EP1123940A1 EP01100144A EP01100144A EP1123940A1 EP 1123940 A1 EP1123940 A1 EP 1123940A1 EP 01100144 A EP01100144 A EP 01100144A EP 01100144 A EP01100144 A EP 01100144A EP 1123940 A1 EP1123940 A1 EP 1123940A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sulfur
vinyl aromatic
copolymers
preparation
dichloride
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01100144A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ellen Dr. Giebeler
Heinz-Dieter Dr. Brandt
Rüdiger Dr. Engehausen
Günter Dr. Marwede
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayer AG
Original Assignee
Bayer AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Bayer AG filed Critical Bayer AG
Publication of EP1123940A1 publication Critical patent/EP1123940A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00—Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/34—Introducing sulfur atoms or sulfur-containing groups
    • C08F8/38—Sulfohalogenation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08C—TREATMENT OR CHEMICAL MODIFICATION OF RUBBERS
    • C08C19/00—Chemical modification of rubber
    • C08C19/20—Incorporating sulfur atoms into the molecule

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a Copolymer based on vinyl aromatic compounds and conjugated Serve with low cold flow, improved processability and good mechanical Characteristics.
  • DE-A 4 436 059 and DE-A 1 260 794 disclose processes for the production rubber-elastic diene polymer known in which an improved cold flow is achieved by treating the diene polymers with certain sulfur halides.
  • the cold flow is understood as the property of polymers themselves with a small, but constant influence of forces already given by your own weight is to deform. This property is particularly troublesome during storage of elastomers and requires considerable technical and economic Expenditure.
  • the object of the present invention is now the cold flow in vinyl aromatic To reduce diene copolymers while maintaining processability and to improve the mechanical properties of the diene copolymers.
  • the present invention therefore relates to a method for producing Copolymers based on vinyl aromatic compounds and conjugated Serve, which is characterized in that the copolymers according to their Polymerization with multifunctional sulfur halides in the presence of a Treated catalyst at temperatures in the range of 20 to 130 ° C.
  • vinyl aromatic compounds which serve to build up the copolymers
  • examples include: styrene, p-methylstyrene, ⁇ -methylstyrene, 3,5-dimethylstyrene, Vinylnaphthalene, p-tert-butylstyrene, divinylbenzene and diphenylethylene.
  • conjugated dienes 1,3-butadiene, isoprene, 1,3-pentadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 1-phenyl-1,3-butadiene, 1,3-hexadiene and 1,3-heptadiene.
  • Such vinyl aromatic diene copolymers are known - as is their preparation by emulsion polymerization or anionic polymerization - and th in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6, for example, described Edition, 1999 Electronic Release, 1999 Wiley-VCH, Weinheim, namely "in the chapters Rubber, 3 Synthetic, 2.1 emulsion styrene-butadiene rubber (E-SBR) or 3.1.1 solution 1,3-butadiene-styrene rubber (S-SBR) and styrene-isoprene-butadiene rubber (S-SIBR).
  • E-SBR 2.1 emulsion styrene-butadiene rubber
  • S-SBR 3.1.1 solution 1,3-butadiene-styrene rubber
  • S-SIBR styrene-isoprene-butadiene rubber
  • the emulsion polymerization is known to be carried out by polymerization of the monomers making up the copolymers in the presence of a Radical initiator, e.g. a redox system and a controller, e.g. a dodecyl mercaptan, and an emulsifier in aqueous solvent and a short stop reagent to stop.
  • a Radical initiator e.g. a redox system and a controller, e.g. a dodecyl mercaptan, and an emulsifier in aqueous solvent and a short stop reagent to stop.
  • the anionic polymerization is carried out accordingly in the presence of an initiator based on alkali metals, e.g. n-butyllithium, in a hydrocarbon as Solvent carried out.
  • an initiator based on alkali metals e.g. n-butyllithium
  • a hydrocarbon as Solvent carried out.
  • the known randomizers e.g. Potassium alcoholates
  • control agents for the microstructure of the polymer e.g. Ether or tertiary amine can be used.
  • the invention After the polymerization of the vinyl aromatic diene copolymers, the invention the copolymers with polyfunctional sulfur halides in Treated presence of a catalyst.
  • the sulfur halides can be in a kneader or on a roller are mixed with the copolymers. However, it is technically easier, in particular in solution polymerization, the sulfur halides in the solution of the Dosing copolymers. This method is particularly simple and with to carry out little technical effort, since the sulfur halides mentioned in the usual polymerization solvents, such as heptane, hexane, Pentane, benzene, toluene and / or cyclohexane, are soluble and possibly unreacted Sulfur halide can be removed during the workup.
  • Suitable catalysts are Lewis acids, such as boron trifluoride, zinc dichloride, Triethyl aluminum, aluminum trichloride, aluminum tribromide, tin tetrachloride and Titanium tetrachloride, preferably aluminum trichloride, and tertiary amines, such as diisopropylethylamine, Diazabicycloundecane and triethylamine.
  • Lewis acids such as boron trifluoride, zinc dichloride, Triethyl aluminum, aluminum trichloride, aluminum tribromide, tin tetrachloride and Titanium tetrachloride, preferably aluminum trichloride, and tertiary amines, such as diisopropylethylamine, Diazabicycloundecane and triethylamine.
  • Polyfunctional sulfur halides can be used in the process according to the invention are used: disulfide dichloride, sulfur dichloride, thionyl chloride, Poly sulfur dichloride, disulfur dibromide or poly sulfur dibromide, preferred Disulfide dichloride.
  • the sulfur halides can be used individually or as a mixture with one another are used, as well as the aforementioned catalysts.
  • the polyfunctional sulfur halides are generally used in the invention Process in amounts of 0.005 to 5.0, preferably 0.01 to 0.5 % By weight, based on the mass of the copolymer, is used.
  • the amount of The catalyst is generally 0.05 to 5.0, preferably 0.1 to 2.0% by weight, based on the mass of the copolymer.
  • the process according to the invention is preferred at temperatures in the range of 25 to 120 ° C performed.
  • a stabilizing agent such as 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol and Araldite® DY 026SP from BASF AG mixed and the vinylarmatic diene copolymer by entering the solution in alcohol, such as ethanol or isopropanol, or boiling water isolated.
  • the method according to the invention it is particularly surprising that not only the cold flow could be improved, but also the processability of the diene copolymers as well as the mechanical properties of the manufactured from it Vulcanizates.
  • the copolymers according to the invention are therefore used for Manufacture of moldings of all kinds, in particular tire components, such as side walls and treads.
  • the determination of the styrene content in the polymer and the selectivity of the Polybutadiene (1,4-cis, 1,4-trans and 1,2-content) takes place by means of IR spectroscopy before modification.
  • the Mooney value of the polymer was measured before and after the modification determined.
  • the Buna rubbers used are commercial products from Bayer AG, whose Name registered as a trademark.
  • the polymerizations were carried out in the absence of air and moisture in a nitrogen atmosphere carried out.
  • the polymerization was carried out in a 20 liter Büchi steel autoclave with a stirrer and jacket heating.
  • the amounts of styrene, 1,3-butadiene, hexane (mixture of isomers), initiator solution (n-butyllithium in n-hexane), alkali metal alcoholate potassium tert- amylate (KTA) and modifier diethoxyethane (DEE ) added.
  • the temperature was set at 60 ° C. After complete conversion (approx. 2 h), the polymer was stopped with ethanol (Example 7).
  • the polymers produced in Examples 1, 4 and 6 were used in customary carbon black mixtures: polymer 100 Carbon black N-234 (Degussa-Hüls) 50 Oil Enerthene 1849-1 (BP) 5 Zinc oxide RS (Degrillo) 3rd Stearic acid (Henkel KG) 2 Antilux 654 (Rhein Chemie) 1.5 Vulkanox HS (Bayer) 1 Vulkanox 4020 (Bayer) 1 Vulkacit CZ (Bayer) 1.4 Vulkacit D (Bayer) 0.3 Sulfur (Solvey) 1.8
  • the polymers produced in Examples 1, 4 and 6 were used in customary silica mixtures: polymer 100 Vulkasil S (Bayer) 70 Silane Si 69 (Degussa Hüls) 6 Soot N 121 (Degussa Hüls) 10 Enerthene 1849-1 (BP) 30th ZnO RS (Degrillo) 3rd Stearic acid (Henkel) 1 Antilux 654 (Rhein-Chemie) 1 Vulkanox HS (Bayer) 1.5 Vulkanox 4020 (Bayer) 1.5 Vulkacit CZ (Bayer) 1.4 Vulkacit D (Bayer) 2 Sulfur (Solvey) 1.6

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Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Copolymerisats auf Basis von vinylaromatischen Verbindungen und konjugierten Dienen, in dem man die Copolymerisate nach deren Polymerisation mit mehrfunktionellen Schwefelhalogeniden in Gegenwart eines Katalysators bei Temperaturen im Bereich von 20 bis 130°C behandelt. Die erfindungsgemäß hergestellten Copolymerisate weisen deutlich verbessertes Verarbeitungsverhalten durch gezielten Mastikationseffekt und gute mechanische Eigenschaften auf.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Copolymerisats auf Basis von vinylaromatischen Verbindungen und konjugierten Dienen mit niedrigem cold-flow, verbesserter Verarbeitbarkeit und guten mechanischen Eigenschaften.
Aus DE-A 4 436 059 und DE-A 1 260 794 sind Verfahren zur Herstellung kautschukelastischer Dienpolymerer bekannt, bei denen ein verbesserter cold-flow erzielt wird durch Behandlung der Dienpolymeren mit bestimmten Schwefelhalogeniden. Als cold-flow wird dabei die Eigenschaft von Polymeren verstanden, sich bei geringem, aber stetigem Kräfteeinfluss, der bereits durch das eigene Gewicht gegeben ist, zu deformieren. Diese Eigenschaft ist besonders störend bei der Lagerung von Elastomeren und verlangt einen erheblichen technischen und wirtschaftlichen Aufwand.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, den cold-flow bei vinylaromatischen Diencopolymeren zu verringern und dabei gleichzeitig die Verarbeitbarkeit und die mechanischen Eigenschaften der Diencopolymerisate zu verbessern.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von Copolymerisaten auf Basis von vinylaromatischen Verbindungen und konjugierten Dienen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man die Copolymerisate nach deren Polymerisation mit mehrfunktionellen Schwefelhalogeniden in Gegenwart eines Katalysators bei Temperaturen im Bereich von 20 bis 130°C behandelt.
Als vinylaromatische Verbindungen die zum Aufbau der Copolymerisate dienen, kommen beispielsweise in Frage: Styrol, p-Methylstyrol, α-Methylstyrol, 3,5-Dimethylstyrol, Vinylnaphthalin, p-tert.-Butylstyrol, Divinylbenzol und Diphenylethylen.
Als konjugierte Diene können in das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden: 1,3-Butadien, Isopren, 1,3-Pentadien, 2,3-Dimethyl-1,3-butadien, 1-Phenyl-1,3-butadien, 1,3-Hexadien sowie 1,3-Heptadien.
Solche vinylaromatischen Diencopolymerisate sind bekannt - ebenso wie deren Herstellung durch Emulsionspolymerisation oder anionische Polymerisation - und beispielsweise beschrieben in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th Edition, 1999 Electronic Release, 1999 Wiley-VCH, Weinheim, und zwar in den Kapiteln "Rubber, 3. Synthetic, 2.1 Emulsion Styrene-Butadiene Rubber (E-SBR) bzw. 3.1.1 Solution 1,3-Butadiene-Styrene Rubber (S-SBR) and Styrene-Isoprene-Butadiene Rubber (S-SIBR).
Die Emulsionspolymerisation wird bekannterweise durchgeführt durch Polymerisation der die Copolymeren aufbauenden Monomeren in Gegenwart von einem Radikalinitiator, z.B. einem Redoxsystem und einem Regler, z.B. ein Dodecylmercaptan, sowie einem Emulgator in wässrigem Lösungsmittel und einem Short-Stop-Reagenz zum Abstoppen.
Die anionische Polymerisation wird entsprechend in Gegenwart von einem Initiator auf Alkalimetallbasis, z.B. n-Butyllithium, in einem Kohlenwasserstoff als Lösungsmittel durchgeführt. Zusätzlich können die bekannten Randomizer, z.B. Kaliumalkoholate, und Kontrollagentien für die Mikrostruktur des Polymers, z.B. Ether oder tert.-Amin, verwendet werden.
Nach der Polymerisation der vinylaromatischen Diencopolymeren werden erfindungsgemäß die Copolymerisate mit mehrfunktionellen Schwefelhalogeniden in Gegenwart eines Katalysators behandelt.
Die Halogenide des Schwefels können dabei in einem Kneter oder auf einer Walze mit den Copolymerisaten gemischt werden. Technisch einfacher ist es jedoch, insbesondere bei der Lösungspolymerisation, die Schwefelhalogenide in die Lösung der Copolymerisate einzudosieren. Diese Methode ist besonders einfach und mit geringem technischen Aufwand durchzuführen, da die genannten Schwefelhalogenide in den üblichen Polymerisationslösungsmitteln, wie Heptan, Hexan, Pentan, Benzol, Toluol und/oder Cyclohexan, löslich sind und eventuell nicht umgesetztes Schwefelhalogenid im Rahmen der Aufarbeitung entfernt werden kann.
Wie erwähnt, wird die Behandlung der vinylaromatischen Diencopolymeren mit den mehrfunktionellen Schwefelhalogeniden in Gegenwart eines Katalysators durchgeführt.
Als Katalysatoren eignen sich dabei Lewis-Säuren, wie Bortrifluorid, Zinkdichlorid, Triethylaluminium, Aluminiumtrichlorid, Aluminiumtribromid, Zinntetrachlorid und Titantetrachlorid, bevorzugt Aluminiumtrichlorid, sowie tert.-Amine, wie Diisopropylethylamin, Diazabicycloundecan und Triethylamin.
Als mehrfunktionelle Schwefelhalogenide können in das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden: Dischwefeldichlorid, Schwefeldichlorid, Thionylchlorid, Polyschwefeldichlorid, Dischwefeldibromid oder Polyschwefeldibromid, bevorzugt Dischwefeldichlorid.
Die Schwefelhalogenide können sowohl einzeln als auch im Gemisch untereinander eingesetzt werden, ebenso wie die zuvor erwähnten Katalysatoren.
Die mehrfunktionellen Schwefelhalogenide werden im allgemeinen in das erfindungsgemäße Verfahren in Mengen von 0,005 bis 5,0, bevorzugt 0,01 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf die Masse des Copolymerisats, eingesetzt. Die Menge an Katalysator liegt im allgemeinen bei 0,05 bis 5,0, bevorzugt 0,1 bis 2,0 Gew.-%, bezogen auf auf die Masse des Copolymerisats.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt bei Temperaturen im Bereich von 25 bis 120°C durchgeführt. Nach Beendigung der Behandlung der vinylaromatischen Diencopolymeren mit den mehrfunktionellen Schwefelhalogeniden werden die vinylaromatischen Diencopolymere in der Weise aufgearbeitet, dass man die Lösung mit einem Stabilisierungsmittel, wie 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol und Araldite® DY 026SP der Fa. BASF AG vermischt und das vinylarmatische Diencopolymere durch Eintragen der Lösung in Alkohol, wie Ethanol oder Isopropanol, oder siedendes Wasser isoliert.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren überrascht insbesondere, dass nicht nur der cold-flow verbessert werden konnte, sondern auch die Verarbeitbarkeit der Diencopolymerisate sowie die mechanischen Eigenschaften der daraus hergestellten Vulkanisate. Die erfindungsgemäßen Copolymerisate finden daher Verwendung zur Herstellung von Formkörpern aller Art, insbesondere Reifenbauteilen, wie Seitenwände und Laufflächen.
In der erwähnten DE-A 1 260 794 wird nämlich die Lehre vermittel, dass bei der Herstellung kautschukelastischer Dienpolymerer, deren cold-flow durch Behandlung mit Schwefelhalogeniden verbessert werden kann, ohne dass deren Verarbeitbarkeit beeinträchtigt und ohne dass die mechanischen Eigenschaften der Vulkanisate beeinflusst werden (siehe Spalte 1, Zeilen 25-30). Nicht abzuleiten ist aus dem genannten Stand der Technik jedoch, dass bei vinylaromatischen Diencopolymeren durch entsprechende Behandlung mit Schwefelhalogeniden in Gegenwart eines Katalysators neben dem cold-flow zusätzlich noch deren Verarbeitbarkeit und die mechanischen Eigenschaften der daraus hergestellten Vulkanisate verbessert werden können. Dies ist, wie oben geschildert, auf Grund des bekannten Standes der Technik als überraschend zu werten.
Beispiele
Die Bestimmung des Gehaltes an Styrol im Polymeren sowie der Selektivität des Polybutadiens (1,4-cis-, 1,4-trans- und 1,2-Gehalt) erfolgt mittels IR-Spektroskopie vor erfolgter Modifizierung. Der Mooney-Wert des Polymeren wurde vor und nach der Modifizierung bestimmt.
Beispiel 1 bis 6
Kommerziell erhältliche Styrol-Butadien-Copolymere und Butadien-Kautschuke der Fa. Bayer AG wurden in Hexan (Isomerengemisch) gelöst und auf 50°C erhitzt. Unter Rühren wurde langsam ein Gemisch von Dischwefeldichlorid (Merck AG) als 0.1%ige Lösung in Hexan und Aluminiumtrichlorid als 1%ige Lösung in Diethylether zugegeben. Die Polymerlösung wurde zwei Stunden nachgerührt, und das Polymer durch Fällen der Polymerlösung in Ethanol mit 0.5 phr BHT (2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol) und 0.16 phr Araldite® DY 026SP (BASF AG) isoliert und das Polymer im Vakuum bei 60°C getrocknet.
Die Ansatzgrößen, Reaktionsbedingungen und die Eigenschaften der erhaltenen Polymeren sind in Tabelle 1 angegeben.
Beispiel 1 bis 6
Beispiel 1 2 3 4 5 6
Buna SL 25-0 in g 2400
Buna VSL 2525-0 in g 100
Buna VSL 2525-0 in g 100
Buna VSL 5025-0 in g 2400
Buna VI 47-0 in g 100
Buna CB 10 in g 2400
Hexan in g 1360 570 570 1360 570 1360
Modifizierung
S2Cl2 in g 3 0,1 0,1 9 0,1 3
AlCl3 in g 15 0 0,2 15 0,2 15
Polymer
Gehalt Styrol in Gew-% 29,0 26,3 26,3 23,6 0 0
Gehalt Butadien in Gew-% 71,0 73,7 73,7 76,4 100 100
cis in % 23,1 19,2 19,2 11,6 17,9 97,9
trans in % 39,5 31,8 31,8 15,7 29,5 0,9
1,2 in % 8,4 22,7 22,7 49,1 52,6 1,2
ML1+4(100°C) vor Reaktion 50 51 51 50 48 44
ML1+4(100°C) nach Reaktion 65 51 68 94 77 61
Die eingesetzten Buna-Kautschuke sind Handelsprodukte der Bayer AG, deren Bezeichnung als Warenzeichen eingetragen.
Beispiel 7 bis 9
Die Polymerisationen wurden unter Auschluß von Luft und Feuchtigkeit in Stickstoff-Atmosphäre durchgeführt.
Die Polymerisation erfolgte in einem 20-Liter-Büchi-Stahlautoklaven mit Rührer und Mantelheizung. Unter Stickstoff wurden die in Tabelle 2 angegebenen Mengen an Styrol, 1,3-Butadien, Hexan (Isomerengemisch), Initiatorlösung (n-Butyllithium in n-Hexan), Alkalimetall-Alkoholat Kalium-tert-amylat (KTA) und Modifier Diethoxyethan (DEE) zugegeben. Die Temperatur wurde auf 60°C eingestellt. Das Polymer wurde nach Erreichen vollständigen Umsatzes (ca. 2h) mit Ethanol abgestoppt (Beispiel 7). Zu der abgestoppten (Beispiel 7) bzw. lebenden (Beispiel 8 und 9) Polymerlösung wurde unter Rühren langsam ein Gemisch von Dischwefeldichlorid als 0.1%ige Lösung in Hexan und Aluminiumtrichlorid als 1%ige Lösung in Diethylether zugegeben. Nach einer Reaktionszeit von 2,5h bei 50°C wurde das modifizierte Polymer durch Fällen der Polymerlösung in Ethanol mit 0.5 phr BHT (2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol) und 0.16 phr Araldite® DY 026SP isoliert und bis zur Massekonstanz im Vakuumtrockenschrank bei 60°C getrocknet.
Die Ansatzgrößen, Reaktionsbedingungen und die Eigenschaften der erhaltenen Polymeren sind in Tabelle 2 angegeben.
Beispiel 7 bis 9
Beispiel 7 8 9
Polymerisation
BuLi in mmol 10 10,35 10,5
Hexan in g 8500 8500 8500
Styrol in g 375 375 300
1,3-Butadien in g 1125 1125 1200
KTA in mmol 0,565 0,565 0,565
DEE in mmol 3,9 3,9 18
Modifizierung
Ethanol in mmol 15 - -
S2Cl2 in g 1,39 0,39 0,38
AlCl3 in g 6,94 1,95 1,88
Polymer
Gehalt Styrol in Gew-% 25,5 26,0 18,8
Gehalt Butadien in Gew-% 74,5 74,0 81,2
cis in % 19,3 18,8 13,0
trans in % 30,9 31,1 17,9
1,2 in % 24,3 24,1 50,3
ML1+4(100°C) vor Reaktion 44 38 42
ML1+4(100°C) nach Reaktion 52 51 54
Die in den Beispielen 1, 4 und 6 hergestellten Polymere wurden in üblichen Rußmischungen eingesetzt:
Polymer 100
Ruß N-234 (Degussa-Hüls) 50
Öl Enerthene 1849-1 (BP) 5
Zinkoxid RS (Degrillo) 3
Stearinsäure (Henkel KG) 2
Antilux 654 (Rhein Chemie) 1,5
Vulkanox HS (Bayer) 1
Vulkanox 4020 (Bayer) 1
Vulkacit CZ (Bayer) 1,4
Vulkacit D (Bayer) 0,3
Schwefel (Solvey) 1,8
Im Mischungskneter GK 1,5 wird bei 55 U/min und einer Vorlauftemperatur von 60°C der Kautschuk vorgelegt und 30 sec. geknetet. Bei konstanter Drehzahl werden Ruß, Öl, Zinkoxid, Stearinsäure und Alterungsschutzmittel zugegeben und weitere 2 Minuten geknetet. Nach kurzem Lüften des Stempels werden nochmals 1,5 Minuten (bei Gesamtmischzeit 4 Minuten) bzw. 7,5 Minuten (bei Gesamtmischzeit 10 Minuten) nachgemischt. Auf der Walze werden bei 40°C Schwefel und Beschleuniger bis zur Homogenität des Fells ca. 5 Min. beigemischt.
Im Kneter wurden die Mischungen jeweils 4 Minuten bzw. 10 Minuten gemischt. Dabei ergaben sich folgenden Mooney Werte der Produkte:
Beispiel 10 11 12 13 14 15
Polymer Buna SL 25-0 Beispiel 1 Buna CB 10 Beispiel 6 Buna VSL 5025-0 Beispiel 4
ML 1+4, 10 Min. 65,0 72,4 82,8 92,0 65,3 72,3
ML 1+4, 4 Min. 61,7 67,7 76,4 79,5 62,0 68,6
Differenz 3,3 4,7 6,4 12,5 3,3 3,7
Es zeigte sich, daß die modifizierten Polymere einen größeren Abbau der Mooney Viskosität aufweisen als die nicht modifizierten Produkte, die Verarbeitbarkeit hat sich also verbessert. Dieser gezielte Mastikationseffekt bietet den wesentlichen Vorteil, dass ähnlich dem Naturkautschuk bessere Einarbeitung und bessere Verteilung der Füllstoffe und Kautschukchemikalien gewährleistet ist.
Beispiel DIN-Norm 10 11 12 13 14 15
H23 (Shore A) DIN 53505 68 72 70 71 73 75
H70 (Shore A) DIN 53505 64 66 68 69 65 70
E70(%) DIN 53512 50 51 61 63 43 44
tan δ, 60°C DIN 53513 0,147 0,136 0,121 0,113 0,167 0,161
An den Prüfkörpern wurden anwendungstechnische Daten bestimmt. Aus der Tabelle 5 ist ersichtlich, daß bei vergleichbaren Härten nach erfindungsgemäßer Modifizierung die Werte für E70 steigen und die Werte tan delta (60°C) abnehmen, was der Experte mit niedrigerem Rollwiderstand korreliert.
Beispiele 16 bis 21
Die in den Beispielen 1, 4 und 6 hergestellten Polymere wurden in üblichen Silicamischungen eingesetzt:
Polymer 100
Vulkasil S (Bayer) 70
Silan Si 69 (Degussa Hüls) 6
Ruß N 121 (Degussa Hüls) 10
Enerthene 1849-1 (BP) 30
ZnO RS (Degrillo) 3
Stearinsäure (Henkel) 1
Antilux 654 (Rhein-Chemie) 1
Vulkanox HS (Bayer) 1,5
Vulkanox 4020 (Bayer) 1,5
Vulkacit CZ (Bayer) 1,4
Vulkacit D (Bayer) 2
Schwefel (Solvey) 1,6
Im Mischungskneter GK 1,5 wird bei 60 U/min und einer Vorlauftemperatur von 80°C der Kautschuk vorgelegt und 30 sec. geknetet. Bei konstanter Drehzahl werden 50 % Vulkasil und 50 % Silan Si69 zugegeben und 1 Minute gemischt. Danach wird der Rest Vulkasil, Si69, Ruß und Öl zugegeben und eine weitere Minute gemischt.
Dann werden Zinkoxid, Stearinsäure und Alterungsschutzmittel zugeben und wiederum 1 Minute gemischt. Nach kurzem Lüften des Stempels wird nochmals 1 Minute nachgemischt. Gesamtmischzeit 4,5 Min.
Auf der Walze werden bei 40°C Schwefel und Beschleuniger bis zur Homogenität des Fells ca. 5 Min. beigemischt.
Beipiele 16 17 18 19 20 21
Polymer Buna SL 25-0 Beispiel 1 Buna CB 10 Beispiel 6 Buna VSL 5025-0 Beispiel 4
F (MPa) DIN 53504 19,1 21,6 16,9 18,4 15,4 16,0
M 100 DIN 53504 2,8 3,0 2,5 2,7 5,0 5,3
H23 (Shore A) DIN 53505 73 74 70 74 76 81
H70 (Shore A) DIN 53505 69 70 70 70 74 75
An den Prüfkörpern wurden anwendungstechnische Daten bestimmt. Auch in Silicamischungen sind bei vergleichbaren Härten Verbesserungen der mechanischen Eigenschaften zu beobachten. Dadurch lassen sich die gerade bei Silicamischungen bekannten Defizite verbessern.

Claims (5)

  1. Verfahren zur Herstellung von Copolymerisaten auf Basis von vinylaromatischen Verbindungen und konjugierten Dienen, dadurch gekennzeichnet, dass man die vinylaromatischen Diencopolymeren nach deren Polymerisation mit mehrfunktionellen Schwefelhalogeniden in Gegenwart eines Katalysators bei Temperaturen im Bereich von 20 bis 130°C behandelt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als mehrfunktionelle Schwefelhalogenide Dischwefeldichlorid, Schwefeldichlorid, Thionylchlorid, Polyschwefeldichlorid, Dischwefeldibromid und/oder Polyschwefeldibromid einsetzt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als mehrfunktionelles Schwefelhalogenid Dischwefeldichlorid einsetzt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Schwefelhalogenide in Mengen von 0,005 bis 5,0 Gew.-%, bezogen auf die Masse des Copolymerisats, einsetzt.
  5. Verwendung der nach Anspruch 1 hergestellten Copolymerisate zur Herstellung von Kautschukformkörpern, insbesondere Reifenbauteilen.
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